Bomba de calor ar-ar: princípio de funcionamento, dispositivo, seleção e cálculos

Dispositivo de bomba de calor

O princípio de operação é conhecido há muito tempo. Existem três circuitos herméticos fechados - interno, compressor, externo.

Componentes principais:

1. Aquecedor. É melhor usar piso aquecido. Uma opção adicional é o fornecimento de água quente.
2. Capacitor. Transfere a energia coletada fora do refrigerante (geralmente freon) para o transportador de calor (água) para aquecimento.
3. Evaporador. Seleciona a energia térmica do refrigerante (por exemplo, etilenoglicol) que circula no circuito externo.
4. Compressor. Ele bombeia o refrigerante do evaporador, convertendo-o do estado gasoso para o estado líquido, aumentando a pressão e resfriando-o no condensador.
5. Válvula de expansão. Instalado com um evaporador. Regula o fluxo de refrigerante.
6. Contorno externo. É colocado no fundo de um reservatório ou baixado em poços.
7. Bombas de contorno interno e externo.
8. Automação.Controla o sistema de acordo com uma quantidade predeterminada de aquecimento ambiente e mudanças na temperatura externa.

O contorno externo da lagoa perto do prédio se parece com isso.

O coletor é eficaz durante todo o ano. No inverno, a uma profundidade superior a 3 metros, a temperatura da água é suficiente para o aquecimento.

Após o evaporador, o refrigerante passa pelo compressor onde sua pressão e temperatura aumentam. Em seguida, no condensador, emite calor para o sistema de aquecimento.

O refrigerante passa então por um orifício onde a pressão cai drasticamente devido à expansão. Após a transição para um estado gasoso, a temperatura do refrigerante diminui quase instantaneamente. Este processo pode ser sentido na prática ao reabastecer um isqueiro a gás a partir de uma lata de gás liquefeito. Uma diferença de temperatura significativa contribui para a absorção eficiente de calor pelo refrigerante do circuito externo.

Há também uma opção de coletor aberto. Possível quando a água é de boa qualidade. Então o sistema e a bomba não são ameaçados por assoreamento, deposição de sais de dureza, corrosão acelerada.

Tais geradores de calor receberam aplicação prática somente após as crises energéticas dos anos 70 do século passado.

Até então, seu desenvolvimento era dificultado pelo relativo barateamento das fontes de energia – petróleo, gás, etc. Além disso, a imperfeição da tecnologia dificultava a introdução em massa da inovação.

A instalação DIY é possível?

Apesar da complexidade técnica das bombas de calor, elas podem ser instaladas de forma independente. Para ser mais preciso, você está livre para fazer todo o “trabalho sujo” com suas próprias mãos: colocação de tubulações técnicas e redes de energia, suspensão de unidades internas e externas.A documentação do passaporte para cada tipo específico de bomba de calor contém informações abrangentes sobre as condições de instalação dos blocos, a inclinação, o comprimento e as curvas permitidas das vias técnicas.

Resta apenas convidar um especialista que verificará a correta instalação do sistema e garantirá seu correto comissionamento. Você não pode fazer esse trabalho sozinho: precisa de equipamentos para limpeza e desaeração do sistema, carregamento de refrigerante - em geral, esse processo é bastante tecnológico e complexo.

Deve-se enfatizar que a instalação de tais sistemas de ar condicionado não é feita "on the fly". É necessário um cálculo preliminar detalhado, em particular, é necessário determinar a classe de equipamento adequada para condições climáticas específicas e calcular sua potência suficiente. É claro que o aquecimento urbano baseado em bombas de calor causa ainda mais dificuldades na concepção e coordenação do trabalho com empreiteiros de construção.

Regras básicas de instalação

Para uma instalação de alta qualidade de um aquecedor de circulação natural, as seguintes etapas importantes devem ser seguidas:

1. É preferível colocar aquecedores de radiador sob as janelas na mesma altura.
2. Instale a caldeira.
3. Instale o tanque de expansão.
4. Conecte os elementos instalados com tubos.
5. Coloque o líquido de arrefecimento no sistema de aquecimento e verifique se há vazamentos em todos os componentes.
6. Ligue a caldeira e desfrute do calor da sua casa.

Informações importantes dos instaladores:

1. A caldeira deve ser instalada o mais baixo possível.
2. Os tubos devem ser colocados com uma inclinação para trás.
3. Recomenda-se evitar um grande número de enrolamentos no sistema.
4. Use tubos de grande diâmetro.

Esperamos ter revelado todas as nuances de um sistema de aquecimento sem bomba que ajudará a aquecer sua casa.

Para obter informações sobre a instalação de um sistema de aquecimento sem bomba, consulte a explicação do circuito de gravidade no seguinte vídeo:

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As bombas de circulação estão atualmente disponíveis como opção em sistemas de aquecimento de fluidos. Eles são usados ​​para aquecer todos os tipos de combustível.

Na maioria dos casos, a instalação de uma bomba adicional no sistema de circulação natural aumenta significativamente a velocidade de movimento e aquecimento da sala. O dispositivo em si não possui um design particularmente complexo e é pequeno em tamanho.

Atenção especial deve ser dada aos parâmetros da bomba e sistema adicionais

Durabilidade e manutenção do sistema

Muitos podem se assustar com a vida útil do sistema de 7 a 10 anos declarada pelo fabricante. Na prática, esse valor é significativamente maior, apenas uma bomba de calor pode perder desempenho ao longo do tempo.

Isso se deve principalmente ao vazamento gradual do refrigerante para o ambiente externo e sua contaminação com umidade e outras impurezas. Nesse caso, é fornecido um procedimento de manutenção bastante simples, que consiste em limpar o refrigerante e reabastecer sua concentração.

O desgaste de componentes mecânicos, como compressores ou ventiladores, é inevitável. No entanto, uma boa bomba de calor prevê a possibilidade de substituição modular das suas partes constituintes. A durabilidade do equipamento é inteiramente determinada pelas condições de seu funcionamento e pela perfeição técnica do sistema.Trabalhar no limite, congelamento periódico da unidade externa e outras violações do modo de operação normal - é isso que precisa ser excluído desde o início para que o equipamento tenha tempo de se pagar integralmente e, ao mesmo tempo, trazer o desejado calor e conforto de uso para a casa.

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Prós e contras

Os benefícios de usar uma bomba de calor incluem:

1. Possibilidade de aplicação em aldeias remotas onde não existe gasoduto.
2. Consumo econômico de eletricidade apenas para o funcionamento da própria bomba. Os custos são muito menores do que quando se utiliza aparelhos elétricos para aquecimento de ambientes. Uma bomba de calor não consome mais energia do que um frigorífico doméstico.
3. Capacidade de usar um gerador a diesel e painéis solares como fonte de energia. Ou seja, em caso de falta de energia de emergência, o aquecimento da casa não será interrompido.
4. A autonomia do sistema, no qual você não precisa adicionar água e controlar o trabalho.
5. Respeito ao meio ambiente da instalação. Durante a operação da bomba, não há formação de gases e não há emissões para a atmosfera.
6. Segurança do trabalho. O sistema não superaquece.
7. Versatilidade. Você pode instalar uma bomba de calor para aquecimento e resfriamento.
8. Durabilidade da operação. O compressor requer substituição uma vez a cada 15 a 20 anos.
9. A liberação das instalações, que se destinava à sala das caldeiras. Além disso, não há necessidade de comprar e armazenar combustíveis sólidos.

Desvantagens das bombas de calor:

1. A instalação é cara, embora se pague em cinco anos;
2. Nas regiões do norte, será necessário o uso de dispositivos de aquecimento adicionais;
3. A instalação do solo, embora levemente, viola o ecossistema do local: não funcionará para usar o território para um jardim ou horta, estará vazio.

A operação do sistema de aquecimento de tal bomba

O princípio de operação da própria instalação foi descrito acima. Como resultado, o transportador de calor é aquecido no segundo circuito do trocador de calor, que posteriormente servirá como fonte de calor para aquecer o prédio ou salas individuais.

A opção clássica para distribuir o refrigerante aquecido é conectar o trocador de calor com duas linhas separadas ao coletor de distribuição e ao aquecedor de água. Por sua vez, aquecedores, piso radiante e outros equipamentos são conectados ao pente. Essa distribuição é necessária devido aos diferentes modos de operação dos sistemas de água quente e aquecimento.

A linha de bombas de calor ar-água determina a potência das instalações de 2 a 120 kW, o que permite escolher equipamentos para aquecimento e abastecimento de água quente de um edifício residencial de qualquer tamanho.

Modo de ar frio

O design das bombas de calor permite não só aquecer a casa no inverno, mas também fornecer ar refrigerado nos dias quentes do verão. Para fazer isso, a circulação do refrigerante é iniciada em um ciclo reverso. No entanto, o resfriamento dos dispositivos de aquecimento não fornecerá o efeito desejado, pois o ar frio que desce não poderá criar condições confortáveis ​​em todo o volume da sala. Portanto, para usar a unidade ar-água para ar condicionado, é necessário um convector soprado por um ventilador.

Além disso, uma válvula de 4 vias, uma segunda válvula borboleta e 2 tubulações são instaladas adicionalmente no circuito de circulação.Quando a válvula é trocada, a linha fecha na direção do acelerador "inverno" e abre na direção do "verão", e o refrigerante resfriado é fornecido ao convector. O aquecimento de água quente também será desativado.

O custo de tal melhoria, levando em consideração equipamentos, materiais e trabalho adicionais, pode ser bastante comparável ao custo de um ar condicionado. Portanto, na maioria dos casos, será bastante razoável recusar a operação no modo split, mas simplesmente comprar um aparelho de ar condicionado.

Por que não madeira?

Os vizinhos usam principalmente fogões a lenha, mas essa opção inicialmente não era do seu agrado. Todos os anos é necessário fazer suprimentos de combustível, limpar a caldeira, monitorar sua combustão. Com a eletricidade, tudo é muito mais simples - você apertou o botão de alternância, ficou quente. A única desvantagem deste método é o alto custo da eletricidade. Na época em que o sistema de aquecimento foi lançado, um quilowatt-hora na região de Moscou custava 5,29 rublos.

Naturalmente, queríamos usar um recurso tão valioso da maneira mais econômica possível, e é por isso que optamos por uma bomba de calor ar-ar. Esta é a versão mais barata dele, funciona quase como um ar condicionado.

Sistema de aquecimento baseado em bomba de calor

A energia térmica produzida pela bomba de calor pode ser utilizada de qualquer forma. Como regra, esse equipamento é usado para aquecer a água, que é usada para fornecimento de água quente (cozinha, banheiro, banho) e para aquecimento.

A prática mostra que é melhor usar piso aquecido do que aquecimento com radiadores. Além do fato de que este é um calor suave e não requer aquecimento de água a alta temperatura, existe um terceiro e importante em termos de economia.

Quanto mais baixa for a temperatura da água a aquecer, maior será a eficiência de qualquer bomba de calor.Se para radiadores a água deve ser aquecida até 50-55 graus, então para pisos quentes - 30-35 graus. Mesmo que a temperatura da água de entrada seja de 1-2 graus, a diferença de eficiência será de cerca de 30%.

O ar é frequentemente usado para aquecimento de ambientes. Isto é especialmente eficaz em regiões onde as temperaturas não caem abaixo de 0, e também se uma bomba de calor for usada como fonte adicional de energia térmica.

É mais conveniente usar unidades ventilo-convectoras para isso, mas para sua instalação você terá que construir um teto falso ou sacrificar a estética. Se houver ventilação forçada, você pode usá-la para fornecer ar quente.

Agora, as bombas de calor não são tão difundidas na CEI do que em outros países. Ainda temos fontes de calor tradicionais baratas, como carvão, gás e madeira. Mas a situação está em constante mudança e as bombas de calor são cada vez mais utilizadas para aquecer casas e edifícios não residenciais.

Neste artigo, tentamos descrever em detalhes os prós e contras de diferentes tipos de bombas de calor. Esperamos que tenha sido útil para você. Não se esqueça de compartilhar o post com seus amigos!

Vantagens ou desvantagens?

Como esses dispositivos apareceram conosco há relativamente pouco tempo, muitos russos ainda os tratam com grande desconfiança. Nos EUA, Europa e Japão eles são usados ​​há muito tempo e com sucesso. No entanto, não se pode dizer que tais equipamentos sejam um mistério absoluto para o nosso país, “terra incógnita”.

Na URSS, também foram realizados experimentos com essas fontes alternativas de energia. No entanto, esta tecnologia não tem sido amplamente adotada.

Portanto, é importante entender o porquê, e faz muito sentido substituir sistemas familiares por uma econovidade? O prefixo "eco" neste caso pode significar ecologia e economia.

Vantagens

A primeira e inquestionável vantagem das bombas de calor é a economia significativa de energia. Sim, eles, ao contrário dos coletores solares, precisam, mas em quantidades muito menores. Por exemplo, uma caldeira elétrica (ou aquecedor) absorve tanta energia quanto produz calor. Uma bomba de calor, pelo contrário, gasta um mínimo de eletricidade e produz três a sete vezes mais calor. O equipamento pode consumir 5 kWh, mas gera pelo menos 17 kWh de calor. A alta eficiência é a qualidade mais atraente das caldeiras térmicas.

1. Economia de energia séria. Os preços de todos os tipos de combustível estão subindo inexoravelmente, e uma bomba de calor permitirá que você obtenha mais calor com custos de energia reduzidos.
2. Possibilidade de instalação em qualquer área, pois o ar, a água ou o solo podem se tornar uma fonte de calor. Equipamento particularmente relevante para locais localizados longe do gasoduto.
3. Reversibilidade da instalação. As bombas de calor são universais. No inverno, eles fornecem calor, no verão quente, oferecem uma oportunidade de fornecer frescor ao quarto. No entanto, nem todos os modelos possuem esse recurso.
4. Durabilidade. Equipamentos bem cuidados podem operar sem problemas por 25 a 50 anos. A substituição do compressor pode ser necessária a cada 10-15 (máximo 20) anos.
5. Possibilidade de uso em qualquer condição: onde não há eletricidade, é instalado um motor a gasolina ou diesel.
6. Economia na manutenção. O equipamento não requer grandes despesas para isso.
7. Funcionamento ininterrupto a -15°.
8. Automação total da bomba de calor.
9. Segurança para o meio ambiente.
10. Fonte de calor gratuita.

Além das vantagens, os sistemas também apresentam pontos fracos.

Imperfeições

Esses incluem:

1. O preço das bombas de calor e o custo de organizar um sistema geotérmico. Além disso, o equipamento não vai pagar imediatamente. Os proprietários terão que esperar pelo menos 5 anos. A exceção são os dispositivos aéreos que não exigem investimentos adicionais.
2. A necessidade de adicionar uma fonte de calor adicional nas regiões onde a temperatura costuma ser inferior a -20 °. Tal sistema é chamado bivalente. Se a bomba de calor falhar, o gerador de calor (caldeira a gás, aquecedor elétrico) será conectado.
3. O respeito ao meio ambiente ainda está em questão. Não há ameaça para os seres humanos, mas existe para o ecossistema. Por exemplo, microorganismos - anaeróbios - vivem no solo. Com um forte resfriamento do espaço próximo aos canos, eles enfrentam a morte iminente.
4. Quase uma necessidade de fornecer uma rede elétrica trifásica na casa. Para o correto funcionamento da bomba de calor, é necessário minimizar as quedas de tensão que podem provocar a avaria da instalação.

O uso de tais equipamentos é ideal em sistemas onde é usado um refrigerante de baixa temperatura, por exemplo, um “piso quente”.

Para entender se é aconselhável comprar e instalar uma bomba de calor, os proprietários terão que avaliar todos os prós e contras. Os principais "oponentes" são a economia de energia (combustível) e custos sérios de compra e instalação. As desvantagens significativas do HP incluem baixa eficiência na estação fria, no entanto, existem modelos que podem gerar calor mesmo a -35 °. Mas você terá que pagar ainda mais por eles.

Vale a pena gastar dinheiro na compra e instalação de uma bomba de calor? Cada um decide por si mesmo. Um investimento único lhe dará a chance de esquecer as grandes contas de aquecimento para sempre. Além disso, sua total segurança para os moradores, e quase total segurança para o meio ambiente, atesta a favor do equipamento.